Начало и вечность жизни
Шрифт:
Микробы не относятся к дарвиновской эволюционной схеме. Они в процессе жизнедеятельности не приобретают никаких дополнительных признаков и способностей. Современные бактерии морфологически ничем не отличаются от архейских. Они не умирают, а делятся, когда есть возможность, а когда нет – переходят в споровое состояние. В некотором смысле каждый их вид – это один организм, живущий бесконечное, неопределенное число лет.
Основное правило микробной экологии, согласно Заварзину, заключается в нахождении организма там, где есть возможность извлечь энергию и выступить катализатором определенной геохимической реакции. Заварзин рассчитал количество таких экологических ниш для микроорганизмов, где на пересечении биогеохимической реакции и возможного способа питания
15
Заварзин Г.А. Фенотипическая систематика бактерий. Пространство логических возможностей. М.: Наука, 1974.
Однако фотосинтезирующие бактерии, которые процветают в освещаемых ареалах планеты и экологию которых так хорошо изучил академик Заварзин, как выяснилось в последние годы, являются лишь небольшой частью бактериальной жизни.
Более мощная часть биосферы и, можно даже сказать, ее самая фундаментальная, первичная часть строится хемолитотрофными бактериями, которых открыл С. Н. Виноградский. Вернадский предчувствовал и предсказывал такое строение биосферы. Он по крохам собирал факты их обнаружения, появлявшиеся иногда в литературе. Уже в 70-е годы XIX века при строительстве Сен-Готтардского туннеля в Швейцарии геолог Ф. Штапф обнаружил бактериальную флору. Он сначала думал, пишет Вернадский, что бактерии проникли в туннель из тропосферы. Но позже был вынужден признать их глубинное происхождение [16] .
16
Вернадский В.И. О пределах биосферы // Собр. соч.: В 24 т. Т. 8. С. 456.
Рассказывая об этом факте, Вернадский вскрыл грандиозный планетный процесс, который имеет неисчислимые последствия для всей науки: наличие подземной жизни и под материками, и под океанами. Во всей литературе привычно считалось, что жизнь в целом существует только там, где есть кислород. И когда случайно находили бактерии в толщах горных пород, в карьерах, выработках или в шахтах, считалось, что они туда проникли из тропосферы.
Другим ограничением для жизни на глубинах полагали температурную границу в +100? С. Исходя из обыденной жизни и из опытов при давлении в одну атмосферу, все считали, что при более высоких температурах белок существовать не может.
Оба эти традиционных взгляда, говорит Вернадский в данной статье 1937 года, теперь должны уйти в прошлое.
И действительно, уходят. Современный автор пишет:
«Одно из самых удивительных открытий, которое сделали с помощью бурения, – это наличие жизни глубоко под землей. И хотя жизнь эта представлена лишь бактериями, ее пределы простираются до невероятных глубин. Бактерии вездесущи. Они освоили подземное царство, казалось бы, совершенно непригодное для существования. Огромные давления, высокие температуры, отсутствие кислорода и жизненного пространства – ничто не смогло стать препятствием на пути распространения жизни в недрах литосферы. По некоторым подсчетам, масса микроорганизмов, обитающих под землей, может даже превышать массу всех живых существ, населяющих поверхность нашей планеты» [17] .
17
Галанин А.В. Литобиосфера Земли // Сайт «Вселенная живая». URL: http://ukhtoma.ru/litobiosphere.htm
Автор рассказывает о широко известной Кольской сверхглубокой скважине. На ней была достигнута рекордная глубина в 12,3 километра. После проходки горизонта в 7 километров начала расти температура, она поднялась до 100? С. И вопреки ожиданиям, плотность поднятых на поверхность образцов пород резко снизилась. Геохимики обнаружили в породе различные газы, более всего – водород и гелий. Но самое интересное, что биологи нашли в керне неизвестные им бактерии. Поднятые на поверхность и соприкоснувшись с воздухом, они мгновенно замирали. Следовательно, их образ жизни не предполагал наличие атмосферных газов, которые для них оказались неприемлемы. На глубине 8 километров температура поднялась до 120 °C, керны стали пористыми, а количество бактерий резко возросло. Мнение о том, что они освоили подземное царство, скорее всего, преждевременно. Они и есть первые организмы Земли. Подземная жизнь была всегда в толщах пород, наполненных хемолитотрофными бактериями. Они извлекают тепло из радиоактивного распада тяжелых атомов, а питание из окружающих их химических соединений.
Во всех геологических справочниках зона проникновения бактерий в литосферу относится к глубинам от 2–3 километров до 8,5 километра. Но, судя по фактам, ничто не мешает нам, даже наоборот, заставляет признать, что мы имеем дело не с отдельными очагами и биоценозами, а с глобальной сферой бактерий.
И тогда по отношению к другим царствам живого вещества этот слой неведомой мощности надо признать фундаментом биосферы. Вся остальная жизнь: донная, водная, почвенная и наземная есть верхние горизонты над мощнейшей литотрофной жизнью. Количество и разнообразие бактерий, обитающих под землей, превышает наземные, водные и почвенные биоценозы. И биомасса живого вещества литотрофной биосферы, вероятно, значительно превышает всю остальную. Она уже не пленка жизни, а мощнейшая геосфера.
В сфере астрономии серия главных подтверждений планетного характера биосферы началась в 1977 году, а именно по результатам запуска двух космических зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2». Они были запрограммированы на фотографирование всех заметных тел Cолнечной системы. Первый аппарат был нацелен на исследование систем Юпитера и Сатурна, второй – Урана и Нептуна. Началась десятилетняя серия открытий, показавшая, что спутники вокруг каждого гиганта отвечали всем планетным критериям Вернадского. В Cолнечной системе имеется по меньшей мере 29 планет радиусом более 400 километров. В соответствии с определением Вернадского, они и есть тела земного типа, то есть сферические и холодные, имеющие твердую поверхность, то есть каменные и ледяные или силикатно-ледяные. Многие имеют атмосферу, то есть прямо наглядно состоят из сферических оболочек.
И самое интересное, что они поразительно разнообразны, как сказал Вернадский в докладе 1942 года. Теперь, когда у нас есть многочисленные фотографии всех тел Солнечной системы, правота этого обобщения стала документально наглядна. Каждая планета чем-то отличается не только от других, но у нее имеется нечто, чего нет более нигде в Солнечной системе.
Меркурий обладает почти такой же высокой плотностью, как и Земля. Недавно обнаружено, что его поверхностный слой плотнее, чем нижележащий.
Венера обладает уникальной тяжелой атмосферой.
На Марсе есть 21-километровая гора Олимп, кроме того, льды, атмосфера и самая разнообразная геология с явными следами рек.
Европа покрыта ледяным панцирем, пронизанным трещинами. Астрономы уверены, что подо льдом существует мощный океан.
На Ио действуют серные вулканы. Ее цвет – желто-оранжевый.
Титан имеет густую атмосферу, а его поверхность сложена жидкими и пластичными соединениями аммиака и метана.
На Тритоне работает множество метановых гейзеров.
Поверхность Энцелада снежная. Но из-под нее на большую высоту вырываются водно-газовые гейзеры.
Япет состоит из двух половинок – светлой и темной.
Ариэль, напротив, угольно-черен, другого такого не найти.
На крохотном Мимасе имеется неожиданно огромный кратер.
Ганимед, который больше Луны по размеру, покрыт длинными бороздами. На нем тоже предполагают подповерхностный океан.
На Церере есть действующий ледяной вулкан.
Небольшого размера, но прекрасно оформленная Миранда имеет очень развитую геологически поверхность, которая говорит о бурной тектонике планеты.